鼓樓立交橋預應力碳纖維板加固施工技術簡介

白旭亮 李建茹

(1.呼和浩特市市政工程管理局，內蒙古 呼和浩特 010020; 2.內蒙古機電職業技術學院，內蒙古 呼和浩特 010070)

“橋之任予車馬路，梁之責以護周全。安而思危慮于心，皆天下世人之幸。”

中國自古就有“橋的國度”之稱,遍布在神州大地的橋梁，連接著祖國的四面八方，彰顯著我國古、今勞動人民的非凡智慧與才能。每個人作為交通參與者，安全出行是大家最關心的問題之一。橋梁，作為交通運輸線路的重要組成部分，其能夠安全運營在老百姓出行方面起著至關重要的作用。但是隨著交通運輸量和汽車載重量的大幅度提高，現有橋梁中有相當一部分已不具備滿足當前的使用要求，加之橋梁的自然老化、人為損壞和自然災害的影響，近年來橋梁安全事故的發生呈現出高頻次的特點，橋梁的安全問題也日益得到各部門的高度重視。面對大量需要全面改造的危、舊橋，改造經費又是筆非常可觀的花銷，因此，為了降低資金壓力，橋梁加固技術便應運而生，成為一項重要課題被研究、應用。

橋梁加固，是通過補強既有橋梁構件和改善結構性能來恢復或提高橋梁的承載能力，從而延長使用壽命，以適應新的交通運輸的要求。本文將以2013年呼和浩特市鼓樓立交橋加固施工的案例向讀者著重描述橋梁加固技術中預應力碳纖維板加固施工的技術要點。

鼓樓立交橋，是位于呼和浩特市新華大街與哲里木路交叉口處的一座三層定向苜蓿葉組合互通式立交橋，由四條主線三條匝道共七部分組成，設計汽車荷載等級為汽—20，掛—100，日常交通繁忙。

該橋始建于1997年，至今已服役20余年，在2012年的一次橋梁結構安全檢測中發現該橋部分板梁腹板端部出現斜向裂縫、梁間有明顯滲水痕跡、混凝土開裂剝落、鋼筋外露銹蝕、支座脫空、橋面坑槽龜裂及橫向開裂等問題，其中一條主線的預應力連續箱梁底板存在網裂，部分裂縫超過限值。根據《城市橋梁養護技術規范》該主線的技術狀況等級被評為不合格狀態，須對連續箱梁進行加固，以提高其承載能力，滿足原設計荷載的承載力要求。

根據檢測報告和設計部門的前期調查和論證，本橋預應力不足的現象均表現為連續箱梁底板存在大面積網裂、橫向裂縫寬度大多超過規范規定裂縫寬度限值和箱梁外側腹板和底板結合處出現“L”型裂縫，裂縫寬度大多超過規范規定裂縫寬度限值(見圖1)，綜合多方面因素考慮，決定采用對各跨預應力連續箱梁梁底粘貼預應力碳纖維板的方法進行加固。預應力碳纖維板加固施工方法屬于體外預應力加固法，是借鑒了預應力鋼筋混凝土的概念提出的一種高品質加固方法。它可以發揮碳纖維材料自重輕、高強度、耐腐蝕等特點，又具有施工操作簡單、施工速度快、質量容易保證、加固效果美觀、耐久性好和后期養護費用少等優點。

預應力碳纖維板加固技術原理是將碳纖維板以及專用錨具進行連接，將被加固構件及碳纖維板表面處理干凈，在被加固構件表面涂抹底膠，在碳纖維板表面涂抹專用環氧膠，然后將碳纖維板安裝到被加固構件的相應位置上，再進行分級張拉，以達到對被加固構件施加預應力的效果。

1 裂縫注漿修補

在張拉預應力碳纖維板之前，須將各跨箱梁表面的網狀裂縫和“L”型裂縫進行封閉修補。本橋采用的是自動低壓滲注法封閉結構裂縫，在清除混凝土表面浮沉和裂縫內的灰塵等雜物后，按25 cm間隔進行注漿嘴的安裝(見圖2)，然后封閉注漿嘴以外的裂縫(見圖3)。待封貼料硬化后安插滲注器進行滲注，觀察滲注器內膠體容積，直到不再減縮，說明裂縫已填滿或液劑已固化，可停止滲注(見圖4)。當粘結劑達到固化時間，即可鏟除注漿嘴座，清除封貼材料。

2 梁底自流平細石混凝土找平

由于本工程橋梁預應力缺失的兩跨原結構設有預拱度，且均大于5 cm，無法直接進行碳纖維板的張拉施工，需要對梁底的預拱度進行處理。經過綜合分析，從成本和技術要求等角度考慮，最終選擇采用自流平細石混凝土進行梁底找平處理。

為使原梁底表面與新澆筑的自流平細石混凝土粘接牢固，需對原梁底表面進行鑿毛處理(見圖5)，模板施工前要檢查種植的拉筋是否牢固可靠(見圖6，圖7)，模板安裝時用雙面海綿膠合縫嚴密，以確保自流平砂漿澆筑過程不出現脹模和漏漿現象(見圖8)。澆筑過程要一次成型，施工休息不得超過2 h。

3 預應力碳纖維板安裝

3.1 定位

安裝錨具前需用鋼筋探測儀探明原鋼筋網片所在位置，以便確定錨具的安裝位置。而后測量固定端和張拉端空洞中心間距，準確標注錨栓孔洞位置，彈出碳纖維板中心線和邊緣線、錨具邊緣線和壓條中心線位置。

3.2 切槽、鉆孔

定位工作結束后，用切割機按照放樣位置切割出錨具槽，并用修補砂漿修補打磨整平，按照標注好的錨栓孔洞鉆出張拉、固定端化學錨栓孔和壓條化學錨栓孔，并對錨栓孔進行清孔處理(見圖9)。

3.3 種植錨栓安裝錨具支座

錨栓種植前應用丙酮或工業酒精擦拭孔壁再進行種植，種植后12 h內不得擾動。安裝張拉、固定端錨具支座并固定，確保張拉端錨塊可以前后自由移動(見圖10)。

3.4 預應力碳纖維板安裝及張拉

將碳纖維板裝入兩端支座內，在張拉端依次安裝高強螺桿、墊片、螺母、擋塊和千斤頂。千斤頂受力方向要與碳板中心線重合，準備工作就緒進行預張拉(見圖11)。預張拉卸載后在清理過的基面上涂抹底膠，在碳板表面均勻涂抹專用結構膠(見圖12)，隨后進行逐級正式張拉，每級張拉后需保持3 min～5 min，同時記錄相應的拉力和伸長量，再進行下級張拉。張拉完成后旋緊螺母，卸掉千斤頂，切掉過長的張拉螺桿，壓緊碳板壓條使之輕微加壓，清理碳板邊緣擠出的結構膠。最后對錨具進行封錨防護、對碳板表面進行防護處理，預應力碳纖維板安裝結束(見圖13)。

4 檢查驗收

施工結束后的現場驗收以施工時的張拉數據為主，施工結束后敲擊碳板，根據聲音判斷每根碳板的空鼓面積不得超過10%為合格。